从致灾过程看,低温阶段的煤氧化蓄热是煤自燃能否持续发展的关键;从反应环境看,煤自燃区域多具有氧气浓度低的特点。煤自燃本质上是煤中基团反应的结果,但目前对低氧浓度条件下(O2%≤15%)煤中基团的低温(20-100℃)反应及热效应的针对性研究较少。本项目通过构建红外光谱原位测试系统研究基团在不同氧浓度条件下的实时变化;采用C80微量热技术研究低氧浓度条件下煤低温反应的热效应、活化能等热力学特性;采用煤自燃综合测试装置研究煤低温贫氧反应的耗氧、产物、自热升温等特性。在此基础上,对比分析基团变化和热力学特性的内在联系,阐明影响煤自燃发展的关键活性基团种类及其反应序列,构建低氧浓度条件下煤低温反应的化学热力学模型,从基团反应角度揭示煤自燃初期的产热机理。研究成果有利于完善煤自燃理论体系,并为基于抑制关键活性基团反应链原理的煤自燃防治新技术的研究提供科学依据,从而有效指导煤自燃灾害的防治。
英文主题词spontaneous combustion of coal;active groups;oxygen concentration;low temperature;heat effect